doi:10.30569.adiyamansaglik.789927
Bu eser, Creative Commons Atıf-GayriTicari 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır. Telif Hakkı © 2020 Adıyaman Üniversitesi Rektörlüğü
Özgün Araştırma/Research Article
Aspartam ve asesülfam K kullanımının testis yapısına etkilerinin ince yapı
düzeyinde incelenmesi
Ultrastructural examination of the effects aspartame and acesulfame K on testis
structure
Leman SENCAR1 , Yurdun KUYUCU1
1Çukurova Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Histoloji ve Embriyoloji Anabilim Dalı, 01250, Adana-Türkiye
Atıf gösterme/Cite this article as: Sencar L, Kuyucu Y. Aspartam ve asesülfam K kullanımının testis yapısına
etkilerinin ince yapı düzeyinde incelenmesi. ADYÜ Sağlık Bilimleri Derg. 2020;6(3):320-331. doi:10.30569.adiyamansaglik.789927
Öz
Amaç: Bu çalışma, ülkemizde ve dünyada yaygın
olarak kullanılan aspartam ve asesülfam K’nın, sıçanlarda testis dokuları üzerindeki etkilerinin ışık ve elektron mikroskobik düzeyde araştırılması amacıyla yapılmıştır.
Gereç ve Yöntem: Çalışmada 60 adet erkek sıçan
kullanıldı ve bu denekler rastgele olarak 6 eşit gruba ayrıldı. 1. gruptaki hayvanlar kontrol grubu olarak değerlendirildi; 2.gruptaki hayvanlara 200 mg/kg/gün aspartam; 3.gruptaki hayvanlara 300 mg/kg/gün aspartam; 4. gruptaki hayvanlara 300 mg/kg/gün asesülfam K; 5. gruptaki hayvanlara 600 mg/kg/gün asesülfam K ve son gruba da 300 mg/kg/gün aspartam+300 mg/kg/gün asesülfam K birlikte 8 hafta süreyle verildi. 8. haftanın sonunda deneklerden testis dokuları alındı ve dokular ışık ve elektron mikroskobik olarak değerlendirildi.
Bulgular: Aspartam ve asesülfam K kullanımının
testis dokusunda dejenerasyona yol açtığı ve spermatogenez sürecinde sağlıklı spermatid oluşumunu engellediği izlendi.
Sonuç: Aspartam ve asesülfam K tüketiminin erkek
sıçanlarda testis dejenerasyonuna neden olduğu görüldü. Bununla birlikte, erkek üreme sistemindeki aspartam ve asesülfam K toksisitesinin doğrulanması için daha kapsamlı çalışmaların yapılması gerektiği kanaatine varıldı.
Anahtar Kelimeler: Asesülfam K; Aspartam; Elektron
mikroskop; Işık mikroskop; Testis.
Abstract
Aim: The present study was carried out to investigate
the effects of aspartame and acesulfame K, which are widely used in our country and the world, on testicular tissues in rats at light and electron microscopic level.
Materials and Methods: In this experimental study,
60 male rats were used. The experimental animals were randomly divided into 6 equal groups. Animals in group 1 were considered as control group; Animals in group 2 received 200 mg/kg/day of aspartame; Group 3 animals received 300 mg/kg/day aspartame; Animals in group 4 received acesulfame K at 300 mg kg/day; The animals in the 5th group were given acesulfame K 600 mg/kg/day and the last group received 300 mg/kg/day aspartame+300 mg/kg/day acesulfame K for 8 weeks. At the end of the 8th week, testicular tissue samples obtained from rats were examined by light and electron microscopic methods.
Results: It has been observed that the use of aspartame
and acesulfame K causes degeneration in the testicular tissue depending on the döşe and it has been observed that prevents the formation of healthy spermatids during the spermatogenesis process.
Conclusion: The findings of the present study
elucidated that consumption of aspartame and acesulfame K resulted in testis damages in mice. Confirmation of the toxicity of aspartame in male reproductive system requires more extensive experimental studies and clinical trials.
Keywords: Acesulfame K; Aspartame; Electron
microscope; Light microscope; Testis.
Yazışma Adresi/Address for Correspondence: Leman SENCAR, Çukurova Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Histoloji ve Embriyoloji
Anabilim Dalı, 01250, Adana-Türkiye, E-mail: [email protected]
Geliş Tarihi/Received:03.09.2020 Kabul Tarihi/Accepted:04.11.2020 Yayım Tarihi/Published online:03.12.2020
https://dergipark.org.tr/tr/pub/adiyamansaglik
Bu makale araştırma ve yayın etiğine uygun hazırlanmıştır. intihal incelemesinden geçirilmiştir.
321 Giriş
Besleyici olmayan yapay tatlandırıcılar, yiyecek ve içecek lezzetini azaltmadan kalori alımında azalmaya izin veren düşük enerjili şekerlerdir. Sukraloz, ASP (aspartam), sakarin
ve AceK (asesülfam-K) içecekleri
tatlandırmak için sıklıkla kullanılan tatlandırıcılardır.1 Kalori alımını azaltmak
amacıyla, 1980'lerde, ABD'de düşük kalorili tatlandırıcı tüketimi belirgin şekilde artmıştır.2
Birleşik Devletler ve Avrupa Birliği tavsiyelerine göre kabul edilebilir günlük aspartam alımı, sırasıyla 50 mg/kg ve 40 mg/kg'dır.3,4 Yapay tatlandırıcıların
tüketiminin kabul edilebilir günlük alım aralığında güvenli olduğu düşünülse de bazı deneysel ve epidemiyolojik çalışmaların sonuçları, yapay tatlandırıcı tüketiminin obezite, metabolik sendrom, bağırsak mikrobiyotasında değişiklik, kanser gibi sağlık üzerinde bazı olumsuz etkilere neden olabileceğini göstermiştir.5
Besleyici olmayan yapay tatlandırıcılar, alınan kalori miktarını azaltırken lezzeti arttırmak için gıdalardaki sükrozun yerini büyük ölçüde alsalar da insan sağlığı üzerindeki etkileri tartışmalıdır. Son yıllarda yapılan bazı araştırmalarda Aspartam kullanımının hepatotoksisite ve kanser gibi hastalıklarla ilişkisi olabileceği bildirilmiştir. Aspartamın sıçan karaciğerinde onkogenlerin ekspresyonunda dikkat çekici değişikliklere neden olduğu da gösterilmiştir. Literatürde bu konu ile ilgili tartışmaya açık bilgiler bulunmakla birlikte tatlandırıcıların kanser riskindeki rolü geniş çapta araştırılmaktadır.6
Aspartamın yaklaşık %50'si fenilalanin, %40'ı aspartik asit ve %10'u metanoldür. Metanolün beyinde toksik etkiye sahip olduğu bilinmektedir. Ayrıca, aspartam tarafından salınan metanolün beyinde, lokomotor fonksiyonlarda değişikliğe sebep olabileceği bildirilmiştir.7
Aspartam tarafından salınan metanol, doku ve hücreler üzerinde oksidatif stres oluşturmaktadır. Oksidatif stres, sperm fonksiyonu ve kalitesinin etiyolojisinde de önemli bir role sahiptir.7 Diğer taraftan
günümüzde oldukça yaygın hale gelen erkek infertilisinde yapay tatlandırıcı kullanımının
rolünün bulunup bulunmadığı tam açık değildir. Bugüne kadar yapılan çalışmalarda, yapay tatlandırıcıların çeşitli doku ve organlarda in vivo ve in vitro etkileri rapor edilmesine rağmen, hücresel yapının nasıl etkilendiğine dair bir çalışmaya literatürde rastlanmamıştır. Bu çalışmada, ülkemizde ve dünyada yaygın olarak kullanılan aspartam ve asesülfam K’nın, sıçanlarda testis dokuları üzerindeki etkilerinin ışık ve elektron
mikroskobik düzeyde araştırılması
amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntem Araştırmanın tipi
Araştırma özgün deneysel bir araştırmadır.
Hayvanların temini
Aspartam ve asesülfam K’nın, sıçanların testis dokuları üzerindeki etkilerinin ışık ve elektron mikroskobik düzeyde araştırılması amacıyla Çukurova Üniversitesi Sağlık Bilimleri Deneysel Tıp Araştırma ve
Uygulama Merkezinden 250-300 gr
ağırlığında 60 adet erkek Wistar cinsi sıçan temin edildi. Deney hayvanları rastgele olarak 6 eşit gruba ayrıldı. Kullanılan yapay tatlandırıcılar distile su içerisinde çözülerek oral yolla deneklere uygulandı. Alkafafy ve arkadaşlarının yaptıkları çalışmada Aspartamın 250 mg/kg/gün dozda toksik etkiye sahip olduğu gösterilmiştir.6 Aspartam
ve asesülfam K iki farklı sınıf yapay tatlandırıcı olup birçok üründe birlikte bulunmaktadır. Bu nedenle çalışmamızda
Mukhopadhyay ve arkadaşlarının8
çalışmasına benzer olarak, bu iki farklı türde tatlandırıcının sinerjik etkilerini gösterebilmek amacıyla gruplardan birine bu tatlandırıcıların birlikte verilmesini planladık. Çalışmamızda aspartam ve asesülfam K’nın toksik etki oluşturabilecek dozları kullanılmıştır. Buradan yola çıkarak, 1. gruptaki hayvanlar kontrol grubu olarak değerlendirildi ve bu gruba normal beslenmeye ilaveten günde 5 ml distile su; 2. Gruptaki hayvanlara 200 mg/kg/gün aspartam; 3.gruptaki hayvanlara 300 mg/kg/gün aspartam verildi. 4. gruptaki hayvanlara 300 mg/kg/gün asesülfam K; 5. gruptaki hayvanlara 600 mg/kg/gün asesülfam K ve son gruba da 300 mg/kg/gün
322
aspartam+300 mg/kg/gün asesülfam K birlikte 8 hafta süreyle verildi. Deney süresince hayvanlar, normal sıçan yemi ile beslendi. Çalışma öncesinde ilgili üniversitenin Sağlık Bilimleri Deneysel Araştırma Merkezi’nden hayvan deneyleri yerel etik kurul onayı alınmıştır. (Tarih: 08.02.2009: no:4)
Perfüzyon ve dokuların alınması
8. haftanın sonunda denekler, kardiyak perfüzyonla sakrifiye edildi ve testis doku parçaları alındı. Işık ve elektron mikroskobik incelemeler için hazırlandı.
Işık mikroskobi yöntemleri
Işık mikroskobik incelemeler için tüm gruplardaki sıçanlardan elde edilen testis doku örnekleri, %10’luk formaldehit içerisine alındı ve oda ısısında 48-72 saat süreyle tespit
edildi. Daha sonra formaldehitin
uzaklaştırılması için dokular su ile yıkandı ve Leica TP 1020 Ototeknikon Cihazı ile doku takibi yapıldı. Bloklama işlemini takiben mikrotom ile 5 µm kalınlığında alınan histolojik kesitler Hematoksilen-Eozin (H&E)
ile boyandı. Olimpus BX53 ışık
mikroskobunda incelenerek fotoğraflandı.
Elektron mikroskobi yöntemleri
Elektron mikroskobik değerlendirme için alınan testis doku parçaları Millonig fosfat tamponu ile hazırlanmış %5 lik gluteraldehit solüsyonunda 4 saat kadar tespit edildi. Daha sonra dokular 2 defa Millonig fosfat tamponunda 10 dk çalkalandı. Ardından
Millonig fosfat tamponu ile hazırlanmış %1 lik osmium tetraoksit solüsyonu ile ikinci defa tespit edildi ve yine fosfat tamponu ile iki kez 10’ar dk yıkandı. Dokular daha sonra artan alkol serilerinden geçirilerek dehidrate edildi. Dehidrate edilen doku parçaları propilen oksit içerisinde immerse edildi. Bu işlemlerden sonra doku parçaları, içerisinde yeni hazırlanmış gömme materyali (rezin) bulunan tüplere alındı ve bir gece süreyle rotatorda karıştırıldı.
Ertesi gün doku parçaları taze hazırlanmış gömme materyali kullanılarak polietilen kapsüllere gömüldü ve 60ºC etüvde 48 saat süreyle polimerize edildi. Bloklardan Reichert Ultracut S ultramikrotomu ile 500 Aº kalınlığında kesitler alındı. Kesitler 200-300 gözenekli bakır gridlere toplandı ve %70’lik etil alkolde doymuş uranil asetat ve kurşun sitrat solüsyonları ile boyandı. Boyanan kesitler JEOL-JEM 1400 Transmisyon Elektron Mikroskobu (Japan) ile incelendi ve mikrograflar elde edildi.
Bulgular
Işık mikroskobik bulgular
Kontrol grubuna ait testis doku kesitlerinin ışık mikroskobik incelemesinde, testis parankimasının, dıştan tunika albuginea ile sarılı olduğu ve çok sayıda seminiferöz tübüller ile interstisyumdan oluştuğu görüldü. Membrana propria ile desteklenmiş seminiferöz tübüller, spermatojenik hücreler ve Sertoli hücrelerinden oluşmaktaydı (Şekil 1).
Şekil 1. Kontrol grubuna ait testis dokularının ışık mikroskobik görünümü. Normal görünümlü membrana propria (MP),
323
200 mg/kg/gün aspartam uygulanan sıçanların testis dokularının ışık mikroskobik incelemesinde, seminiferöz tübüllerde dejeneratif alanların olduğu görüldü. İnterstisyel alanda yer alan Leydig hücre sayısında azalma olduğu izlendi (Şekil 2a ve 2b).
300 mg/kg/gün aspartam uygulanan sıçanların testis dokularının ışık mikroskobik
incelemesinde, seminiferöz tübül epitelinde dejenerasyon ve dökülmelerin olduğu, bazı tübüllerin vakuolize görünüm aldığı görüldü. Ayrıca birçok tübülün lümeninde immatur spermatojenik hücre birikimine rastlandı.
Membrana propriada kalınlaşma ve
düzensizlik dikkati çekti. İnsterstisyel alanda genişleme ve ödem belirgindi (Şekil 2c ve 2d).
Şekil 2. (a-b) 200 mg/kg/gün aspartam uygulanan sıçanların testis dokularının ışık mikroskobik görünümü. a)
Seminiferöz tübül epitelinde hafif dejenerasyon (oklar) ve insterstisyel ödem (*) görülmektedir. H&E. Bar: 100 µm. b) Seminiferöz tübüller (oklar) ve insterstisyal alan (*) görülmektedir. H&E. Bar: 100 µm. (c-d) 300 mg/kg/gün aspartam uygulanan sıçanların testis doku örneklerinin ışık mikroskobik görünümü. c) Seminiferöz tübüllerde dejenerasyon (oklar), tübül lümenlerinde immatur hücre birikimi (+) ve insterstisyal ödem (*) devam etmektedir. H&E. Bar: 50 µm. d) Seminiferöz tübül epitelinde dejenerasyon (oklar), tübül lümenlerinde immatur hücre birikimi (+) ve insterstisyal ödem (*) görülmektedir. H&E. Bar: 100 µm.
300 mg/kg/gün asesülfam K uygulanan sıçanların testis dokularının ışık mikroskobik incelemesinde, seminiferöz tübüller ve insterstisyumun normal görünümde olduğu izlendi. Leydig hücrelerinin yapı ve dağılımlarının kontrol grubuna benzer şekilde normal olduğu görüldü (Şekil 3a ve 3b).
600 mg/kg/gün asesülfam K uygulanan sıçanların testis dokularının ışık mikroskobik incelemesinde, nispeten daha az sayıda tübülde dökülmeye bağlı vakuolize görünüm izlendi. Tübül lümenlerinde immatur spermatojenik hücre birikimi ile birlikte interstisyel alanda Leydig hücre sayısında azalma ve ödemin olduğu dikkati çekti (Şekil 3c ve 3d).
324
Şekil 3. (a-b) 300 mg/kg/gün asesülfam K uygulanan sıçanların testis doku örneklerinin ışık mikroskobik görünümü. a)
Bazı seminiferöz tübül lümenlerinin içlerinin boşalmış olduğu (oklar) ve insterstisyal ödemin varlığı (*) görülmektedir. H&E. Bar: 200 µm. b) Seminiferöz tübül epitelinde vakualizasyon (oklar) ile insterstisyel alanda ödem (*) görülmektedir. H&E. Bar: 100 µm. (c-d) 600 mg/kg/gün asesülfam K uygulanan sıçanların testis doku örneklerinin ışık mikroskobik görünümü. c) Membrana propriada (MP) ve seminiferöz tübüllerde dejenerasyon, seminiferöz tübül epitelinde vakuolizasyon (oklar) izlenmektedir. H&E. Bar: 100 µm d) İçleri boşalmış seminiferöz tübüller (+), epitelde vakuolizasyon ve insterstisyal ödem (*) görülmektedir. H&E. Bar: 100 µm
300 mg/kg/gün aspartam ve 300 mg/kg/gün asesülfam K uygulanan sıçanların testis dokularının ışık mikroskobik incelemesinde, çok sayıda seminiferöz tübülde ve interstisyumda önemli dejeneratif değişiklikler izlendi. Seminiferöz tübül epitelinde vakuolizasyon görüldü. Bazı seminiferöz tübüllerin epitelinde dökülmeye bağlı olarak epitel kalınlığında azalma tespit edildi. Membrana proprianın kalın ve düzensiz bir hal aldığı görüldü. İnterstisyel alanda geniş boşlukların varlığı izlendi. İnterstisyel alanda yer alan Leydig hücrelerinin sayıca azaldıkları dikkati çekti (Şekil 4).
Elektron mikroskobik bulgular
Kontrol grubu sıçanlardan elde edilen testis doku örneklerinin elektron mikroskobik
incelenmesinde, seminiferöz tübüller içerisinde yerleşen spermatojenik hücreler ve Sertoli hücreleri normal ince yapılarını korumaktaydı. Bazal lamina, miyoid hücreler ve membrana proprianın düzenli bir yapıda olduğu görüldü (Şekil 5).
200 mg/kg/gün aspartam uygulanan sıçanların testis doku örneklerinde membrana propriada düzensizlikler, spermatojenik hücreler arasında geniş boşluklar gözlenirken bütünlüğünü koruyan Sertoli-Sertoli hücre bağlantıları, Sertoli-spermatojenik hücre bağlantıları ve spermatojenik hücreler arasında bozulmamış sitoplazmik köprüler dikkati çekti. Sertoli hücrelerinin sitoplazmasında mitokondriyon kristalarında hafif dejeneratif değişiklikler ile birlikte, lipofuksin granüller görüldü (Şekil 6a ve 6b).
325
Şekil 4. 300 mg/kg/gün aspartam ve 300 mg/kg/gün asesülfam K uygulanan sıçanların testis doku örneklerinin ışık
mikroskobik görünümü. a) Seminiferöz tübül epitelinde vakuolizasyon (oklar) ve çok çekirdekli dev spermatojenik hücreler (^) ile insterstisyal alanda ödem (*) görülmektedir. H&E. Bar: 50 µm. b) Seminiferöz tübül epitelinin tamamen dejenere olduğu, yoğun vakuolizasyon (oklar) ve insterstisyal ödemin (*) varlığı dikkati çekti. H&E. Bar: 100 µm.
Şekil 5. Kontrol grubu testis doku örneklerinin elektron mikroskobik görünümü. a) membrana propria (MP), Sertoli
hücresi (S), spermatosit (Spt), çekirdek (Ç) normal yapıda görülmektedir. Spermatojenik hücreler arasındaki sitoplazmik köprüler (oklar) izlenmektedir. Bar: 2 µm. b) Normal ince yapılarını korumuş olan Myoid hücre (My), membrana propria (MP), Sertoli hücre (S) çekirdeği (Ç) görülmektedir. Bar: 1 µm.
300 mg/kg/gün aspartam uygulanan sıçanların testis doku örneklerinin elektron mikroskobik incelemesinde seminiferöz tübülü saran membrana propriada kalınlaşma ve düzensizlikler görüldü. Sertoli hücrelerinin sitoplazmasında lipid damlacıklarında artış ve genişleme ile birlikte, elektron dens lipofuksin granülleri ve dejeneratif değişiklikler gösteren mitokondriyonlar ayırt edildi. Sertoli hücrelerinin sitoplazmasının geniş boşluklar dışında, genişlemiş agranüler endoplazmik retikülüm sisternaları nedeniyle vakuollü bir görünüm aldığı izlendi. Spermatid çekirdek zarlarında düzensizlikler dikkati çekti (Şekil 6c ve 6d).
300 mg/kg/gün asesülfam K uygulanan sıçanların testis doku örneklerinde membrana propriada nispeten kalınlaşma izlendi. Sertoli hücre sitoplazmasında dejenere ve genişlemiş
mitokondriyonlar, artışmış fagositik cisimcikler, elektron dens lipofuksin granülleri ve dev lipid damlacıkları gözlendi. Ayrıca Sertoli hücre sitoplazmasında anormal SER vakuolizasyonu dikkati çekti. Sertoli-Sertoli hücreleri arasındaki sıkı bağlantıların yer yer bütünlüklerini kaybettikleri belirlendi. Seminiferöz tübül lümeninde immatur hücrelere ve hücre artıklarına rastlandı (Şekil 7a ve 7b).
600 mg/kg/gün asesülfam K uygulanan sıçanların testis doku örneklerinin elektron mikroskobik incelemesinde membrana propria kalınlığında nispeten artış ve düzensizlikler görüldü. Sertoli hücre sitoplazmasında mitokondriyon kristalarında harabiyet, SER vakuolizasyonu, residüel cisimciklerde artış, lipid damlacıkları ve elektron dens lipofuksin granülleri gözlendi.
326
Sertoli hücreleri ile spermatogonyumlar ve spermatojenik hücreler arasında geniş boşluklar dikkati çekti. Düzensiz çekirdek zarına sahip spermatojenik hücreler görüldü.
Seminiferöz tübül lümeninde immatur hücreler ve hücre artıkları izlendi (Şekil 7c ve 7d).
Şekil 6. (a-b) 200 mg/kg/gün aspartam uygulanan sıçanların testis doku örneklerinin elektron mikroskobik görünümü.
a) Membrana propriada (MP) nispeten kalınlaşma, Sertoli hücre sitoplazmasında (S) vakuoller (*), mitokondriyonlarda (m) genişleme ve nispeten normal görünümde spermatositler (Spt) görülmektedir. Sertoli hücreleri arasındaki sıkı bağlantılar (oklar) izlenmektedir. Myoid hücre (My), Çekirdek (Ç). Bar: 1 µm. b) Kalın, kıvrıntılı bir membrana propria (MP) ve Sertoli hücre sitoplazmasında vakuoller (*) ve spermatid (Spd) izlenmektedir. Mitokondriyonların (m) intakt halde kaldığı dikkati çekti. Spermatositlerin(Spt) kısmen normal yapılarını korudukları görülmektedir. Bar: 1 µm. (c-d) 300 mg/kg/gün aspartam uygulanan sıçanların testis doku örneklerinin elektron mikroskobik görünümü. c) Kalın bir membrana propria (MP) ile Myoid hücre (My) ve çekirdeği (Ç) izlenmektedir. Anormal vakuolizasyon (*) ve lipid damlacığı (L) içeren Sertoli hücreleri (S) görülmektedir. Spermatojenik hücreler arasında sitoplazmik köprüler (oklar) izlendi. Spermatositlerin (Spt) çekirdeğinde (Ç) kromatin yoğunlaşması ve sitoplazmada organel harabiyeti dikkati çekmektedir. Mitokondriyon (m). Bar: 1 µm. d) Bazı Spermatidlerin (Spd) sitoplazmalarında dejenerasyon ile birlikte çekirdekte (Ç) heterokromatin yamalarında artış görülmektedir. Mitokondriyon (m). Bar: 1 µm.
300 mg/kg/gün aspartam ve 300 mg/kg/gün asesülfam K uygulanan sıçanların testis doku örneklerinde membrana propriada kalınlaşma ve tübül epitelinde apoptotik hücreler dikkati çekti. Ayrıca Sertoli hücrelerinin sitoplazmasında dejenere olmuş mitokondriyonlar, vakuoller, sayıca artmış lipofuksin granülleri ve lipid damlacıkları izlendi. Birçok tübülde Sertoli hücreleri arasındaki sıkı bağlantıların bozulduğu tespit edildi. Spermatojenik hücreler arasında geniş boşlukların yanı sıra seminiferöz tübül lümeninde immatur dejenere hücrelere rastlanıldı (Şekil 8).
Tartışma
Son yıllarda, toksik maddelerin neden olduğu infertilite oranındaki artış toplumlarda endişeye yol açmaktadır. Gıda katkı maddeleri ve beslenme şekli de bu toksik maddelerin vücuda girişinde önemli faktörlerdir ve erkeklerde üreme kapasitesini etkilemektedir.9
Yapay tatlandırıcılar, kalori alımını azaltırken lezzeti arttırmak için gıdalarda sükrozun yerini alan, besleyici olmayan gıda katkı maddesi sınıfındandırlar.5.10 Aspartam
327
asesülfam K, dünyada en popüler yapay tatlandırıcılar olarak karşımıza çıkmaktadır.10
Aspartam gıda, içecek, ilaç ve hijyen ürünleri dahil 6.000'den fazla üründe ve yaklaşık 500 farmasötik üründe kullanılmaktadır.11 Farklı
dokular üzerine aspartamın toksik etkileri hakkında birçok tartışmalı rapor bulunmasına rağmen, bu yapay tatlandırıcının üreme sistemi üzerindeki etkileri konusunda literatürde sınırlı sayıda çalışma mevcuttur.9
Şekil 7. (a-b) 300 mg/kg/gün asesülfam K uygulanan sıçanların testis doku örneklerinin elektron mikroskobik
görünümü. a) Dejenere görünümde membrana propria (MP) ile çevrelenen seminiferöz tübüllerde Sertoli hücrelerinin (S) sitoplazmasında bol ve geniş vakuoller (*), agranüler endoplazmik retikülümun (SER) vakuolizasyonu, lipid damlacığı (L) ve lizozomlar (Lz) izlenmektedir. Spermatositlerin (Spt) kısmen normal yapıda olduğu görülmektedir. Çekirdek (Ç), Myoid hücre (My). Bar: 1 µm. b) Sertoli hücrelerinin sitoplazmalarında (S) lipid damlacığı (L) miktarında artış ve geniş vakuoller (*) izlenmektedir. Mitokondriyon (m). Bar: 1 µm. Spermatositlerin sitoplazmalarında tübüler tip mitokondriyon (m) izlenmektedir. Çekirdek (Ç). Bar: 2 µm. (c-d) 600 mg/kg/gün asesülfam K uygulanan sıçanların testis doku örneklerinin elektron mikroskobik görünümü. c) Membrana propria (MP) total kalınlığında artış ile birlikte Sertoli hücreleri (S) sitoplazmasında vakuoller (*), agranüler endoplazmik retikülüm (SER) sisternalarında genişleme, lipid damlacığı (L) ve lizozomlar (Lz) izlenmektedir. Çekirdek (Ç). Bar: 1 µm. d) Kalın, kıvrıntılı bir membrana propria (MP) ile aşırı ve anormal vakuolizasyon (*) ve lipid damlacığı içeren Sertoli hücreleri (S) görülmektedir. Lizozom (Lz), Miyoid hücre (My), Çekirdek (Ç).Mitokondriyonlar (m) normal yapıdadır. Bar: 1 µm.
Uzun süreli yapay tatlandırıcı kullanımının fizyolojik fonksiyonları etkilediği bilinmekle birlikte, insanlar tercihen yapay tatlandırıcılar içeren sıfır veya düşük kalorili içecek ve yiyecekleri tüketmektedirler.2 Her ne kadar
ABD Gıda ve İlaç Dairesi ve diğer düzenleyici kurumlar tarafından belirlenen kabul edilebilir günlük alım aralıklarında yapay tatlandırıcı tüketiminin sağlık açısından güvenli olduğu düşünülse de, günümüzde tatlandırıcıların güvenilirliği tartışmalıdır. Son
yıllarda yapılan çalışmalarda, aspartam tüketiminin obezite, metabolik fonksiyonlarda bozukluklar ve bağırsak mikrobiyotasında değişiklikler gibi insan sağlığı üzerine bazı olumsuz etkilere neden olabileceği gösterilmiştir.5 İnsanlar tarafından tüketilen
günlük aspartam miktarı giderek arttığından, aspartamın mevcut yan etkilerini kanıtlamak için daha fazla araştırma ve çalışma yapılması gerekmektedir.
328
Şekil 8. 300 mg/kg/gün aspartam ve 300 mg/kg/gün asesülfam K uygulanan sıçanların testis doku örneklerinin elektron
mikroskobik görünümü. a) Membrana propriada (MP) düzensizlik, Sertoli hücreleri (S) ve spermatositlerin (Spt) sitoplazmalarında ve aralarındaki vakuollerde (*) genişleme ve sayı artışı izlendi. Lipid damlacıkları (L), Myoid hücre (My), Çekirdek (Ç), Mitokondriyon (m). Bar: 2 µm. b) Lümende (Lü) immatür hücreler görülmektedir. Spermatositlerin (Spt) çekirdek (Ç) zarında düzensizlikler görüldü. Lümende fagositik atıklar (oklar) tespit edildi. Bar: 1 µm.
Bu çalışma, aspartam ve asesülfam K‘nın erkek sıçanlarda üreme sistemi üzerindeki etkilerini değerlendirmek amacıyla yapılmıştır. Ülkemizde ve dünyada yaygın olarak kullanılan aspartam ve asesülfam K’nın, sıçan testis dokuları üzerindeki etkilerinin ışık ve elektron mikroskobik düzeyde araştırıldığı çalışmamızda; ayrı ayrı ve kombine aspartam ve asesülfam K kullanılmasının doza bağlı olarak testis dokusunda dejenerasyona yol açtığı görülmüştür. Özellikle Sertoli hücrelerinde meydana gelen hasarın spermatogenez sürecinde sağlıklı spermatid oluşumunu engellediği izlenmiştir. Sağlıklı sperm oluşumundaki bu bozukluğun infertilite gibi ciddi sağlık problemleri ile sonuçlanabildiği bilinmektedir. Aspartam gastrointestinal sistemde fenilalanin, metanol ve aspartik aside ve ayrıca birçok dokuda formaldehit ve formik aside metabolize edilir.12 Fenilalanin normal vücut fonksiyonları için gerekli birçok aromatik bileşik ve vücut proteinleri için esansiyel bir prekürsördür. Ancak, diyetle yüksek fenilalanin alınmasının sıçanlarda karaciğer fenilalanin hidroksilaz aktivitesini baskıladığına dair çalışmalar vardır.6
Fenilalaninin in vivo etkileri henüz tam olarak açık değildir. Aspartik asit ise esansiyel olmayan bir amino asittir. Kemiricilerin yaklaşık %20’sinde aspartat veya glutamat ve bunların kombinasyon dozlarında (500 mg/kg) hipotalamik nekrozun histopatolojik belirtileri gözlenmiştir. Glutamat ve aspartamın eksitatör nörotransmiter gibi
davrandıkları bilinmekle beraber bu moleküllerin patofizyolojik mekanizmaları tam olarak bilinmemektedir. Metanol, aspartamın moleküler ağırlığının %10’unu oluşturan üçüncü önemli bileşenidir.13,14
Metanol, enterositlerde metabolize edilmez; hemen portal dolaşıma girer ve daha sonra karaciğerde formaldehite oksitlenir. Metanolün formaldehit ve formik aside metabolizması, süperoksit anyon ve hidrojen peroksit oluşumu ile ilişkilidir. Metanol oksidasyonu yoluyla oksidatif stresin gelişmesi, testislerin yerleştiği skrotal kesenin düşük sıcaklığını düzenleyen proteinlerde yapısal ve fonksiyonel bozukluklara neden olur. Sıcaklıktaki hafif bir artış bile, protein
denatürasyonunu indükleyerek
spermatogenezde hızlı bozulmalara neden olabilir.9
Aspartam ve metabolitlerinin, amino asit metabolizması dahil olmak üzere çok çeşitli vücut süreçlerini potansiyel olarak bozduğu ve proteinlerin yapı ve metabolizmasını, nükleik asitlerin yapısal entegrasyonunu ve
endokrin dengeleri etkilediği
bildirilmiştir.15,16
Pek çok rapor, aspartamın toksik
etkilerinin muhtemelen aspartam
metabolizmasını takiben metanol oksidasyonu ile ilgili olduğunu bildirmiştir. Aspartam ve ardından artan seviyelerde metanol, formaldehit ve formik asit almanın süperoksit anyon ve hidrojen peroksit oluşumu yoluyla mitokondriyal membrana zarar verebileceği,
329
ROS artışı ve oksidatif strese yol açabileceği açıkça belirtilmiştir.17
Bugüne kadar yapılan çalışmalarda, yapay tatlandırıcı kullanımının vücuttaki farklı sistem ve organlar üzerindeki etkileri yoğun bir şekilde araştırılmıştır. 1980'den 2016'ya kadar aspartamın böbrek fonksiyonu üzerindeki olumsuz etkileri üzerine yapılan yayınlarda, uzun süreli aspartam tüketiminin böbrek dokusunda hasara neden olduğu ve serbest radikallerin üretimine yol açtığı gösterilmiştir.5
Aspartam, Alzheimer, Parkinson, multipl skleroz gibi nörodejeneratif hastalıkların nedenlerinden biri olarak da gösterilmektedir. Ebtehak ve arkadaşlarının, aspartamın siyatik sinirin yapısı üzerindeki etkisini histolojik olarak araştırdıkları bir çalışmada, aspartamın siyatik sinirde histopatolojik değişikliklere neden olduğu gösterilmiştir. Çalışmada, erkek albino sıçanlara uzun süreli aspartam uygulamasının siyatik sinirin yapısı üzerinde dejeneratif bir etkisi olduğu görülmüştür.10
El-Ezaby ve arkadaşları yaptıkları bir çalışmada, yetişkin erkek albino sıçanlara mono sodyum glutamat (MSG) ve ASP'nin bir ay boyunca ayrı ayrı veya kombinasyon halinde oral yolla uygulamış ve bu
maddelerin sıçanlarda hematolojik
parametreler, lipid profili, karaciğer ve böbrek fonksiyonları üzerindeki etkilerini değerlendirmişlerdir. Aspartam ve MSG uygulanmasının, sıçanların hematolojik parametrelerinde, lipid metabolizması, karaciğer ve böbrek fonksiyonlarında bozulmalara neden olduğunu bildirmişlerdir. Araştırmacılar, insanları bu katkı maddelerinden korumak için gıda ürünlerinin bileşenlerine daha fazla dikkat edilmesi gerektiği kanaatine varmışlardır.18 Choudhary
AK ve arkadaşları, uzun süre aspartam tüketiminin bağışıklık sistemiyle ilişkili organlarda hem mRNA transkript hem de protein ekspresyon seviyelerinde hsp70, bcl-2 ve bax ekspresyonu üzerinde herhangi bir etkisi olup olmadığını araştırılmışlardır. 90 gün boyunca aspartamın oral yoldan uygulanmasının, hayvanların bağışıklık sistemiyle ilişkili organlarında belirgin bir DNA fragmantasyonuna neden olmadığı tespit edilmiş; bununla birlikte, kontrole
kıyasla aspartam verilen hayvanlarda hem mRNA transkript hem de protein ekspresyon seviyesinde bcl-2 ve bax ekspresyonundaki
önemli değişiklik dışında hsp70
ekspresyonunda da önemli bir artış olduğu görülmüştür. Araştırmacılar, aspartam metabolitlerinin neden olduğu oksidatif hasara cevap olarak hsp70 seviyesinin arttığını; bununla birlikte, bu metabolitlerin bağışıklık sistemiyle ilişkili organlarda apoptozu indüklediği kanaatine varmışlardır. Ancak, tüm bu bulguların ortaya çıkmasında rolü olan moleküler mekanizmaları açıklamak için ayrıntılı çalışmalara ihtiyaç vardır.19
Gong ve arkadaşları, erkek ICR farelerine oral yoldan verilen yapay bir tatlandırıcı olan sakarin sodyumun testis fonksiyonları üzerindeki etkilerini araştırmışlardır. Orta ve düşük doz sakarin ile tedavi edilen gruplarda fare vücut ağırlıkları ve testis ağırlıklarının arttığı ve testiste yer alan tat moleküllerin (T1R3 ve Galpha) ekspresyonlarının arttığı
görülmüştür. Yüksek sakarin
konsantrasyonlarına maruz kalmanın testosteron seviyelerinde azalmaya yol açtığı ve spermatogenezi önemli ölçüde bozduğu tespit edilmiştir. Sonuçlar, sakarine bağlı fizyolojik etkilerin testiste bulunan tat molekülleri (T1R3 ve Galpha) üzerinden etkili olduğunu göstermektedir. Bu nedenle araştırmacılar, günlük yaşamda yapay tatlandırıcıların potansiyel yan etkileri göz önüne alındığında bunların aşırı kullanımının yeniden değerlendirilmesi ve toksik etkileri konusunda daha fazla araştırma yapılması gerektiğini rapor etmişlerdir.20 Bizim
çalışmamızda ise yapay tatlandırıcılar olan aspartam ve asesülfam K’nın ayrı ayrı ve birlikte sıçan testis dokusu üzerindeki etkileri ışık ve elektron mikroskobik düzeyde ilk defa araştırılmıştır. Çeşitli çalışmalarda, testis dokusunun histomorfometrik parametrelerinin değerlendirilmesi, bu organa verilen hasarın boyutunu değerlendirmek için uygun bir yaklaşım olarak kabul edilmektedir.21,22 Bu
çalışmada, sekiz hafta boyunca 200 mg/kg/gün ve 300 mg/kg/gün aspartam uygulanan sıçanların testis doku örneklerinde doza bağlı olarak artan dejenerasyonlar dikkati çekmiştir. Histolojik gözlemlerimiz, aspartamın doza bağlı bir şekilde seminiferöz epitelde düzensizliği artırabileceğini ve
330
interstisyel bağ dokusunda şiddetli ödem oluşturabileceğini ortaya koymuştur. Bizim çalışmamıza benzer şekilde, Anbara ve arkadaşları da, yüksek doz aspartam uygulamasının testislerde şiddetli morfolojik
değişikliklere neden olduğunu
göstermişlerdir. Germ hücrelerinin sayısında ciddi azalma ve yoğun immün hücre infiltrasyonu, ödematöz sıvı birikimi, atrofiye uğramış seminiferöz tübüllerin varlığını ve Sertoli hücrelerinin germ hücreleriyle
bağlantılarını kaybettiklerini
gözlemlemişlerdir. Araştırmacılar, uzun süreli aspartam tüketiminin, oksidatif stresin indüksiyonu yoluyla erkek farelerde üreme
hasarına neden olduğu kanaatine
varmışlardır.9 Çalışmamızda, sekiz hafta
boyunca 300 mg/kg/gün ve 600 mg/kg/gün asesülfam K uygulanan sıçanların testis doku
örneklerinde Sertoli hücrelerinde
dejenerasyonlar ve spermatojenik hücre yapılarında düzensizlikler görülmüştür. Sekiz hafta boyunca 300 mg/kg/gün aspartam ve 300 mg/kg/gün asesülfam K uygulanan sıçanların testis doku örneklerinde ise membrana propriada kalınlaşma ve tübül epitelinde apopitotik hücreler dikkati çekmiştir. Ayrıca Sertoli hücrelerinin sitoplazmasında dejenere ve genişlemiş mitokondriyonlar, sayıca artmış lipofuksin granülleri ve lipid damlacıkları izlendi. Spermatojenik hücreler arasında geniş boşlukların yanı sıra seminiferöz tübül lümeninde immatur dejenere hücreler tespit edilmiştir. Aspartam ve asesülfam K’nın doza bağlı olarak testis hücresel yapısında yol açtığı bu dejenaratif değişiklikler infertilite ile sonuçlanabilmektedir. Bu nedenle günümüzde
oldukça yaygın hale gelen erkek
infertilitesinde yapay tatlandırıcı kullanımının rolüyle ilgili daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir.
Sonuç
Sunulan çalışma, yapay tatlandırıcıların hücresel yapıya olan etkilerini gösteren ilk çalışma olması sebebiyle önemlidir. Bununla birlikte aspartam ve asesülfam K’nın derinlemesine etkilerini değerlendirmek için daha ileri çalışmalara ihtiyaç vardır. Yapay tatlandırıcıların erkek üreme sistemindeki toksisitesinin doğrulanması, daha kapsamlı
deneysel çalışmaların yanı sıra klinik araştırmalar yapılmasını gerektirmektedir.
Araştırmanın Etik Boyutu
Araştırmanın yapılabilmesi için ilgili üniversitenin Sağlık Bilimleri Deneysel Araştırma Merkezi’nden Etik kurul onayı alınmıştır (Tarih: 08.02.2009: no:4).
Yazar Katkıları
Veri toplama, veri işleme, analizlerin yapılması ve yorumlanması L.S. tarafından yapılmıştır. Araştırmanın konsepti, dizaynı, literatür tarama ve makalenin yazımı L.S. ve Y.K. tarafından yapılmıştır.
Çıkar Çatışması Beyanı
Bu çalışmada yazarlar arasında çıkar çatışması bulunmamaktadır.
Araştırma Desteği
Araştırma için hiçbir kurumdan destek alınmamıştır.
Hakem Değerlendirmesi
Dış bağımsız.
Kaynakça
1. Solomi L, Rees GA, Redfern KM.The acute effects of the non-nutritive sweeteners aspartame and acesulfame-K in UK diet cola on glycaemic response. International Journal of Food
Sciences and Nutrition. 2019;70(7): 894–900.
2. Ibi D, Suzuki F, Hiramatsu M. Effect of AceK (acesulfame potassium) on brain function under dietary restriction in mice.
Physiology & Behavior. 2018; 188:291–97.
3. Marinovich M, Galli CL, Bosetti C, Gallus S, La Vecchia C. Aspartame, low-caloriesweeteners and disease: regulatorysafety and epidemiological issues. Food and Chemical Toxicology. 2013;60:109-15.
4. Yılmaz S, Uçar A. A review of the genotoxic and carcinogenic effects of aspartame: does it safe or not? Cytotechnology. 2014;66:875-81.
5. Ardalan MR, Tabibi H, Attari VE, Mahdavi AM. Nephrotoxic Effect of Aspartame as an Artificial Sweetener. Iranian Journal
of Kidney Diseases. 2017;11(5): 339-43.
6. Alkafafy ME, Ibrahim ZS, Ahmed M, El-Shazly SA. Impact of aspartame and saccharin on the rat liver: Biochemical, molecular, and histological approach. International Journal of
Immunopathology and Pharmacology. 2015;28(2):247–55.
7. Ashok I, Poornima PS, Wankhar D, Ravindran R, Sheeladevi R. Oxidative stress evoked damages on rat sperm and attenuated antioxidant status on consumption of aspartame.
International Journal of Impotence Research. 2017;29:164–70.
8. Mukhopadhyay M, Mukherjee A, Chakrabartı J. In Vivo Cytogenetic Studies on Blends of Aspartame and Acesulfame-K. Food and Chemical Toxicology.1998;38(2000):75-7. 9. Anbara H, Sheibani MT, Razi M. Long-Term Effect of
Aspartame on Male Reproductive System: Evidence for Testicular Histomorphometrics, Hsp70-2 Protein Expression and Biochemical Status. International Journal of Fertility and
Sterility. 2020;14(2):91-101.
10. Hassen EZ, Mahmoud AA, Ibrahem NE, El-Shal AS. The Effect of Long Term Administration of Aspartame on the Sciatic nerve of adult male albino rats and the Possible Therapeutic Role of Ozone (Histological and Biochemical
331
Study). The Egyptian Journal of Histology. 2019;42(1):191-201.
11. Mallikarjun S, Sieburth RM. Aspartame and Risk of Cancer: A Meta-analytic Review. Archives of Environmental & Occupational Health. 2013;70(3):133-41.
12. Shalabya AM, Ibrahima MAAH, Aboregela AM. Effect of aspartame on the placenta of adult albino rat. A histological and immunohistochemical study. Annals of Anatomy. 2019;224: 133–41.
13. Potenza DP, El-Mallakh RS. Aspartame-Clinical update.
Connecticut Medicine. 1989; 53:395-400.
14. Baydar T, Şahin G. Aspartam Metabolizması ve Toksisitesi.
Türkiye Klinikleri Tıp Bilimleri Dergisi. 1997;17(3):141-52.
15. Oyama Y, Sakai H, Arata T, Okano Y, Akaike N, Sakai K, et al. Cytotoxic effects of methanol, formaldehyde, and formate on dissociated rat thymocytes: a possibility of aspartame toxicity. Cell Biology Toxicology. 2002;18(1):43-50.
16. Trocho C, Pardo R, Rafecas I, Virgili J, Remesar X, Fernandez-Lopez JA, et al. Formaldehyde derived from dietary aspartame binds to tissue components in vivo. Life Sciences. 1998; 63(5): 337-49.
17. Ashok I, Poornima PS, Wankhar D, Ravindran R, Sheeladevi R. Oxidative stress evoked damages on rat sperm and attenuated antioxidant status on consumption of aspartame.
International Journal of Impotence Research. 2017; 29(4):
164-70.
18. El-Ezaby MM, Hamide NA, Marwa AE, El-Maksoud A, Shaheen EM, Embashi MR. Effect of some food additives on lipid profile, kidney function and liver function of adult male albino rats. Journal of Basic and Environmental Sciences. 2018;5:52-9.
19. Choudhary AK, Devi RS. Effects of aspartame on hsp70, bcl-2 and bax expression in immune organs of Wistar albino rats. The
Journal of Biomedical Research. 2016;30(5):427–35.
20. Gong T, Wei Q, Mao D, Nagaoka K, Watanabe G, Taya K, Shi F. Effects of Daily Exposure to Saccharin and Sucrose on Testicular Biologic Functions in Mice. Biology of Reproductıon. 2016; 95(6): 1–13.
21. Asri-Rezaei S, Nourian A, Shalizar-Jalali A, Najafi G, Nazarizadeh A, Koohestani M, et al. Selenium supplementation in the form of selenium nanoparticles and selenite sodium improves mature male mice reproductive performances. Iran
Journal of Basic Medical Sciences. 2018;21(6):577-85.
22. Anbara H, Shahrooz R, Razi M, Malekinejad H, Najafi G. The effect of vitamin C on mice hemolytic anemia induced by phenylhydrazine: an animal model study using histological changes in testis, preimplantation embryo development, and biochemical changes. Iran Journal of Basic Medicine Sciences. 2018; 21(7):668-77
